Мухи — наши друзья. Интервью с биологом о том, как эти примечательные насекомые помогают нам побеждать болезни, раскрывать преступления и покорять космос
Взгляните на муху, которая ползет по вашему кухонному столу. Она не так проста, как кажется: мухи помогают криминалистам установить время смерти человека, специалисты по криотехнологиям благодаря им выясняют, как замораживать и размораживать разные группы клеток, а иногда личинки мух могут даже спасти вам жизнь. Об особенностях этих недооцененных насекомых рассказал «Ножу» Илья Гомыранов — биолог, сотрудник Сколтеха и лауреат премии «За верность науке».
— Допустим, я вижу, как на лицо ребенка села муха. Какова вероятность, что эта муха недавно пожирала труп? Надо ли ее срочно сгонять, а ребенка — умывать?
— Я сначала подумал, что ты спросишь, какова вероятность, что ребенок уже мертвый. Вероятность, что муха до этого пожирала труп, мала, потому что взрослые мухи нечасто поедают свежие трупы — то есть они могут, но это не самое любимое их лакомство, больше они любят сильно разложившиеся субстраты, например экскременты.
Вообще, начать надо с того, что мух очень много, несколько десятков тысяч видов.
Среди мух есть те, кто кушает цветочки, и те, кто кушает слезы — это так называемые слезные мухи, или мухи-серебрянки (ученые называют их красивым словом лакрифаги).
Если мы посмотрим на какую-нибудь корову, то у ее глаз будет очень много мух, вот это те самые мухи-серебрянки, которые питаются слезами.
Еще среди мух есть те, кто вообще не кушает, например, оводы: у взрослых особей нет рта.
Главный интерес взрослой особи — заняться сексом, после чего можно и умереть.
А вопрос питания на себя берет личинка — она ест калорийную подкожную жировую клетчатку или выделения слизистых носоглотки. Чаще эту пищу она получает от крупного рогатого скота.
— А напомни, оводы ведь и под кожей человека могут ползать, верно?
— Могут, да. Но в норме оводы живут под кожей у крупного рогатого скота: у них толстая кожа, и животные не могут ее расчесать, чтобы избавиться от паразитов. Если мы говорим про носоглоточных оводов, то с ними у скота тоже проблема — животные не могут их выплюнуть. Оводы впрыскивают в носоглотку яйца, то есть прямо выстреливают жидкостью с яйцами, и личинки заползают глубоко в глотку, хотя могут жить и в глазах. Но на человека нападает только один вид овода — человеческий кожный овод Dermatobia hominis, обитающий в Центральной Америке.
— Надо ли после контакта с мухой мыть ту часть тела, куда она села? Муха при контакте может чем-нибудь заразить?
— Мухи очень чистоплотные, а их слюна обладает бактерицидным действием. Поэтому, когда муха моется, а моется она постоянно, она всю себя обеззараживает. Как-то ученые даже провели эксперимент: пустили муху по чистой среде в чашке Петри и смотрели, что будет. После нее ничего не выросло, никаких бактерий.
Но некоторые мухи очень мохнатые, и они не в состоянии очистить себя полностью — между их щетинками остаются бактерии и яйца гельминтов. Такие мухи, в принципе, могут их перенести на человека, но вероятность этого мала. Заразить они вас могут разве что в случае, когда вы стоите непосредственно перед гниющим трупом, и вылетев из него, муха садится прямо на вас. В этой ситуации она просто не успела помыться.
Dermatobia hominis
— Представим, что я сижу в бункере и пережидаю конец света. Могу я, например, держать протухшее мясо под колпаком, а когда поранюсь, выпускать оттуда мух, чтобы они меня обслюнявили своей бактерицидной слюной? Допустим, на тот случай, когда у меня закончится хлоргексидин.
— В целом, еще в начале XIX века было известно, что гниющие раны можно лечить с помощью мух. Но использовали не взрослых мух, потому что они едят мало, а личинок. Еще взрослые мухи неудобны тем, что они мобильны: муха не будет долго сидеть на одном месте, а если ты еще закроешь ее колпачком, она будет ощущать дискомфорт и при первой возможности улетит.
Но если ты из того куска мяса будешь доставать личинок мух — опарышей — и помещать их в гниющую рану (они тоже практически стерильные), то они будут объедать гниющие ткани, а здоровые ткани трогать не будут, потому что это для них невкусно и жестко, у них нет такого мощного ротового аппарата, чтобы откусывать мясо. А гниющая плоть — это уже полупереваренная ферментированная пища, которая буквально сама течет в рот. Энергетически ее есть выгоднее. Это как белковый коктейль.
— Что значит, что они «практически стерильные»? То есть все же не на 100%?
— Всегда существует вероятность, что на них что-то есть. В биологии вообще нельзя что-то утверждать наверняка. Ты можешь протереть любой предмет медицинским спиртом и считать его стерильным. Но можно ли считать его на 100% стерильным? Нельзя. Мы считаем его условно стерильным. Так и с личинками.
Единственное, личинки, поедая гнилую ткань, иногда проникают в жировую клетчатку. У одного моего знакомого так было, когда он вернулся из Африки — мы видели, как под его кожей ползает личинка. Это больно, и разумеется, в таких случаях надо разрезать кожу и удалять личинку.
— На основе слюны мух можно сделать санитайзер или что-то подобное?
— Чисто теоретически, если мы получим ферменты и точно установим их состав, то можно. Но это не очень нужно. Все наши санитайзеры — это соединения, которые не вызывают у нас аллергических реакций. Санитайзеры на основе слюны мухи нужно будет еще на ком-то тестировать.
Но если ты ищешь доступные антисептики в экстремальных условиях, используй мед. Так на Мадагаскаре делал наш гид: мазал себе кожу медом, потому что мед — это, по сути, отрыжка, слюна пчел, и она тоже стерильная.
Мед не плесневеет, не портится, в нем не поселяются никакие живые существа. Так что на крайний случай ты в своем бункере можешь мазать себя медом.
Calliphoridae
— А слюна собак тоже обладает бактерицидным действием?
— Даже человеческая слюна содержит бактерицидный компонент — лизоцим. У собак, вероятно, концентрация его выше, но это не значит, что надо подсовывать свои израненные руки собаке.
Любая слюна — это биологическая жидкость, она содержит белок, а белки могут вызывать аллергические реакции. К тому же, в такой жидкости всегда есть бактерии. Так, в слюне собак есть Capnocytophaga canimorsus — обычный обитатель поверхности десен этих животных. Ее нет у человека, и при слабом иммунитете она тоже может привести к неприятным последствиям — бактериальному воспалению или развитию инфекции.
Даже если мы собственную слюну введем под кожу, то получим абсцесс.
— Ну лизнуть себя же можно без последствий для здоровья?
— Лизнуть себя можно, а вот шприцом под кожу слюну загонять не стоит. Были такие практики. Если просто облизать чистым языком, то так ты очистишь ранку слюной, как любой другой жидкостью. А вот чистый ли язык у собаки, не лизала ли она до того себя под хвостом — большой вопрос.
— Какие растения мне в моем бункере держать не стоит? Правда, что некоторые пахнут тухлым мясом, и таким образом они могут моих мух увести?
— Некоторые растения привлекают мух сладким запахом, а некоторые, действительно, научились подражать запаху и внешнему виду тухлого мяса.
По форме такие цветки — как разрезанная и вывернутая наизнанку корова. Например, так выглядит раффлезия — самый большой цветок в мире, в диаметре полтора метра.
Это растение-паразит, оно растет на корнях деревьев, поэтому в твоем бункере оно само вряд ли заведется. Все питательные вещества раффлезия берет от дерева, но раз в несколько лет цветет таким большим красивым цветком, куском коровы в разрезе, и воняет тухлым мясом. Все это страшно прельщает мух, а раффлезии только это и надо, потому что ее опыляют именно мухи.
Другие растения пытаются мух заточить в клетку. Например, церопегия. Ее цветок имеет форму бокала, сверху у него зубцы, и когда муха туда заползает, бокал специфическим образом скручивается, и получается фактически тюрьма. Муха там несколько часов ковыряется — пытается вылезти, соответственно, она вся вымазывается в пыльце. Через несколько часов створки цветка приоткрываются — и муха улетает. Но, оказывается, там есть смесь веществ, которая пахнет как мертвая пчела, а именно они — основная пища ряда мух, поэтому муха потом летит к следующей церопегии.
Еще есть непентесы — такие растения с кувшинчиками бордового цвета, внутри которых сироп. Край кувшинчика скользкий, и муха, когда садится на этот край, не может удержаться своими лапками, соскальзывает внутрь цветка и там переваривается. Так что растения с «мясным» запахом для мух менее опасны, чем растения с кувшинчиками. Никаких непентесов, если хочешь жить с мухами в бункере!
— Никаких непентесов! А теперь вернемся к трупу, с которого мы начали и который до сих пор где-то лежит. Какие насекомые помогут нам установить время смерти этого человека? Представим, что тело находится где-то в европейской части России.
— Заселение трупа живыми организмами происходит волнами. Всего их выделяют 4-5. В первую волну труп заселяют бактерии, а следом сразу прилетают мухи. У нас, скорее всего, первыми будут падальные мухи (Calliphoridae), потому что они лучше всех улавливают запахи. Эти мухи прилетают на открытые части тела: глаза, нос, рот, и откладывают яйца, яйца вылупляются буквально через пару часов. Личинки переползают глубже и начинают есть тело изнутри.
Поэтому, если тело нашли на этой стадии, время смерти можно установить буквально до минут — по стадии развития личинки.
Часто мухи приносят на своем теле бактерии гниения. Они нужны, чтобы ускорить процесс разложения. Это, кстати, довольно распространенная практика. Некоторые насекомые, которые живут в древесине, на себе переносят споры грибов, чтобы дерево изнутри сначала поел гриб, а потом уже — эти насекомые. В общем, благодаря бактериям гниения и бактериям, которые уже были в человеке, внутри сильно повышается температура, это ускоряет развитие личинок, они окукливаются и становятся взрослыми особями.
Этих мух сменяют другие. В первые дни на трупе можно обнаружить настоящих мух (Muscidae) и серых мясных мух (Sarcophagidae). Уже позже, спустя 2–3 месяца, мы можем найти в трупе личинок сырных мух, например Piophila casei.
Muscidae
После этого приходят жуки, в том числе жуки-могильщики, они так и называются, потому что едят исключительно гниющую ткань, а мелких мертвых животных они еще и закапывают. Жуки приходят, когда тело начинает издавать уже более сильный запах, так как их обоняние, вероятно, менее острое, чем у мух.
Потом в тело заползает группа хищных насекомых: стафилиниды (Staphilinidae), жужелицы (Carabidae) и другие. Они поедают тех, кто ест труп. Чтобы от таких защититься, разные личинки мух обзавелись выростами в виде древовидных структур или жестких волосков, другие выделяют очень слизкие секреты, и они живут в этой слизи, как в коконе. Таких личинок поедать гораздо сложнее, потому что хищные насекомые не очень большие, они не могут заглотить личинку целиком, им нужно подойти сбоку и начать грызть, а тут такая защита.
На последней стадии приходят жуки, которые поедают сухую ткань, например, жуки-кожееды. Такие, кстати, очень вредят музеям — они едят мумии и много еще чего. Порой кожееды живут в квартирах, где едят частички кожи, которые, как говорит Рената Литвинова, падают с нас и остаются в виде грязи на стенах.
И таким образом тело практически все съедается. Крупная собака разлагается в лесу в хорошую погоду где-то за неделю.
Подводя итог, мы получаем следующее: если на трупе обнаруживаются только яйца мух, вероятнее всего, смерть наступила не более двух суток назад. Если на трупе обнаруживаются и яйца, и личинки мух, то смерть наступила более двух суток назад. Если на трупе много личинок, часто нескольких видов мух, то можно заключить, что смерть наступила около недели назад, а при обнаружении на трупе куколок — более недели.
О том, что по насекомым можно устанавливать время смерти, известно уже давно. Первопроходцем тут был врач Луи Франсуа Бержере, в 1855 году он нашел в парижском доме мумифицированный труп младенца. И что, ты думаешь, он сделал? Вскрыл, изучил его внутренности и по жизненным циклам фауны установил, что младенец умер примерно семь лет назад. Очень быстро нашли пару, которая тогда снимала этот дом. И их арестовали.
Иногда по мухам можно определить не только время, но и место смерти. Если человека убили в жарком климате, а тело найдено у нас, то по фауне мух мы установим место достаточно просто. Конечно, установить так точно, как это делается с помощью пыльцевого анализа, не получится, потому что растения все-таки цветут в определенных районах, а мухи — очень мобильная группа, но все же.
С другой стороны, криминалисты изучают не только то, что нашли в трупе, но и то, что нашли на ботинках, на машинах. Если машина ехала долго, то на ней остается очень много мух, и можно проследить, какой именно путь машина проехала.
Но вот в чем мухам нет равных, так это в наркоконтроле. Мухи помогают понять, откуда пришли те или иные растительные наркотики, потому что вместе с ними приезжают и специфические мухи, которые в этой растительности живут.
Staphilinidae
— Возвращаясь к жизни в лесу и к нашему трупу, нарушившему покой зверят. Что, если стало холодно? Есть насекомые, которых не пугает холод и которые несмотря ни на что будут поедать плоть? Понятно, что на полюсах в вечной мерзлоте древние люди и мамонты сохраняются тысячелетиями, к восторгу ученых, но что насчет, скажем, подмосковной дубравы?
— Иногда на трупе находят зимних комариков Trichoceridae. Некоторые виды этого рода — сапрофаги, они часто питаются на разлагающихся субстратах или экскрементах. Для экспертов это важно из-за отсутствия в холодный период личинок мух.
Но прямо поедать тело при, допустим, минус двадцати градусах никто не будет. Насекомые начнут это делать во время оттепели.
Если пойти на кладбище ранней весной, допустим, в апреле, когда снег только сошел, и посмотреть на зимние могилы, над ними будет рой мух — это горбатки, специфические мухи, которые тоже любят трупы. Кстати, некоторые виды горбаток живут в комнатных растениях и хорошо знакомы многим из нас.
Взрослые самки Conicera tibialis могут находиться до четырех суток под землей, там они откладывают яйца. Их личинки зарываются глубоко в землю, на несколько метров, добираются до тела, едят тело, потом вылезают к поверхности, окукливаются и вылетают как взрослые мухи. Я на кладбище обычно хожу с бабушкой, вот мы идем, и я всегда говорю ей: «Бабушка, смотри, тело гниет!»
— Но меня все равно не оставляет в покое вопрос о насекомых в холоде. Просто некоторые насекомые живут даже в нефти, почему они не могут жить при низких температурах? Кажется, это все же менее экстремальная среда.
— Прямо чтобы жить в холоде — такие насекомые есть. Есть ледничники, например, а еще есть бельджика-антарктика — единственный комар, который живет в Антарктиде. Он ползает по льду и может вмерзать в лед на несколько лет, а потом растаивать и спокойно жить дальше.
А вот чтобы функционировать в мороз — это уже другое. У насекомых, как и всех живых существ, в мороз замерзают телесные жидкости, поэтому сначала они просто замедляются, а потом вовсе останавливаются. Если мы зимой оторвем кору старого дерева, то там найдем много личинок. Они будут неподвижными, но как только станет теплее — они поползут.
Интересный вопрос вот: почему они могут вмерзать в лед, оттаивать и жить дальше, или почему могут переждать зиму под корой, а мы — нет? Ответ такой: кровь насекомых содержит большое количество жиров.
Их кровь можно сравнить с растительным маслом. Если масло заморозить, оно станет сильно гуще, там могут начать образовываться маленькие кристаллики льда, но это все равно будет жидкость.
У нас нет такой антифриз-системы, у нас в крови нет таких соединений, поэтому она замерзает, как вода в бутылке — становится куском льда. Вода, как известно, при заморозке расширяется, и она разрывает бутылку. Так же происходит с клеткой — ее стенки просто разрывает. Именно поэтому если нас с тобой заморозят, а потом разморозят, то мы сразу превратимся в слизь.
Conicera tibialis
— Подожди, а люди, которые себя замораживают на тот случай, если наука будущего сможет их оживить?
— Проблема в том, что они себя замораживают уже мертвыми. Видимо, с мыслью: «Вдруг мы научимся лечить смерть, оживлять людей». Но это уже поздно. В мозге сразу же начинаются необратимые процессы.
По идее, вот у тебя терминальная стадия рака, и нужно замораживать — пока ты еще живой. А люди будущего уже должны научиться и размораживать, и лечить терминальную стадию рака.
Пока мы умеем замораживать только группу клеток и отдельные клетки, например, яйцеклетки и сперматозоиды. Но это уже большое достижение. И есть истории, когда ребенок рождался от мертвого родителя, даже зачатие было после смерти.
— Ты часто говоришь, что животные — это супергерои, потому что они совершают невообразимое, и человек может, наблюдая за ними, создавать новые технологии. Исходя из нашего разговора про трупных мух и мух вообще, чему мы можем у них научиться?
— Мухам нет равных в улавливании запахов. Вот у тебя протух банан — и дрозофилы учуят это из другой квартиры и прилетят. И еще они умеют чувствовать вкус лапками. Сможем ли мы сделать что-то подобное? Было бы любопытно.
Еще у мух очень маневренный полет, потому что у них всего два крыла. Все насекомые стремятся к тому, чтобы у них было два крыла, мухам это удалось. Задние крылья у них превратились в структуры для стабилизации полета — жужжальца. И иногда они с их помощью издают звук для общения. Изучение полета мух приведет к тому, что мы, возможно, создадим более маневренные летательные аппараты.
Благодаря мухам мы знаем все, что знаем о генах. Дрозофилы были основным объектом изучения генетиков. И в будущем они наверняка еще сильно помогут ученым.
Отчасти благодаря мухам мы узнали, что жизнь не самозарождается. Был знаменитый эксперимент с мясом: один поместили под стеклянный купол, а второй положили на открытом воздухе — мухи поселились на втором, а не самозародились в мясе, как думали раньше.
Возможно, благодаря мухам мы узнаем, как продлевать жизнь и как замораживать себя, чтобы лететь несколько сотен лет по космосу.
Ну и маленький бонус: личинки мух черных львинок Hermetia illucens — еда будущего. Они быстро размножаются, набирают массу и не требует много ресурсов.
Жуку надо много еды и времени для развития, а мухе дал кусочек пищи — и она уже большая. К тому же, ее можно кормить всякими искусственными питательными средами. Думаю, на космическом корабле дальнего следования точно будут личинки мух — они помогут космонавтам и космическим туристам восстановиться после нескольких лет сна.